Котлы длительного верхнего горения: плюсы и минусы

Твердотопливный котел верхнего горения выполняется в форме вертикального цилиндрического корпуса, выполняющего роль топки с интегрированным теплообменником. Высокая эффективность работы обеспечивается конструкционно с помощью разделения топочного пространства, где в отдельной камере собирается и сжигается пиролизный газ.

Котлы длительного горения имеют сравнительно небольшую историю и устанавливаются в не газифицированных жилых районах, где имеется хорошая транспортная развязка и доступное твердое топливо: уголь и дрова.

Конструкция их не является сложной, опытные мастера слесарного дела вполне могут изготовить хороший котел длительного горения своими руками.

Устройство твердотопливных котлов верхнего горения

Котлоагрегат с верхним горением относится к классу твердотопливных отопительных устройств, слоевого типа сжигания топлива. Конструкция топки обеспечивает длительное горение твердого топлива, в связи, с чем не требуется ежедневное обслуживание котла верхнего горения.

Особенности строения — внутренний объем вертикального корпуса используется как топка. Она выполнена таким образом, что процесс сгорания твердого топлива протекает сверху вниз.

Это становится возможным благодаря тому, что подача воздуха с небольшим дефицитом, происходит непосредственно в зону горения. Из-за недостатка воздуха протекает процесс тления твердого топлива, при этом из него выделяются горючие газы.

Они догорают в верхней части топочной камеры, выделяя максимальное количество тепла. Такая организация топочного процесса увеличивает теплоотдачу и уменьшает удельный расход топлива из-за снижения потерь тепла с химическим и механическим недожогом. Топочная камера разделяется на 2 части воздушным распределителем, имеющего форму трубы.

На одной ее стороне закреплена площадка с лопастями, для турбулентной подачи воздуха, а на другом конце поступает воздух. Котлы верхнего горения обладают цикличностью загрузки топлива. Пока не выгорит первая топливная закладка, новую порцию угля или дров засыпать нельзя.

Где применяются

Котлоагрегаты длительного горения на твердом топливе, применяются для теплоснабжения коммунально-бытовых, промышленных, торговых и общественных объектов. Условия установки таких модификаций отопительных котельных намного проще, чем газовых, не требуют специальных разрешений.

Тем не менее для них необходима установка отдельной топочной и складского топливного помещения, чтобы уголь или дрова перед подачей в топку были сухими.

Для выработки тепловой энергии котлы длительного горения способны также использовать отходы деревообработки, брикеты и гранулы.

В зависимости от размера топки в агрегат закладывают топливо 1 раз в сутки, а некоторые модификации 1 раз в 3 суток. При наличии бункерной подачи топлива, процесс загрузки может происходить в автоматическом режиме. Котлы могут обеспечивать не только нагрузку по отоплению, но и горячее водоснабжение с включением в схему внешнего бойлера косвенного нагрева.

Принцип работы

Увеличение продолжительности процесса горения достигается не только большой топкой. Существенное воздействие на эффективность и теплопередачу имеет организация топочного горения в виде слоевого сжигания с верхним горением и верхней подачей дутьевого воздуха, поэтому в нижних топливных слоях газовоздушные потоки не циркулируют совсем.

Принцип работы котлоагрегата с длительным горением твердого топлива:
Воздух, требуемый для сгорания топлива, отбирается непосредственно из топочного помещения и проходит через стадию предварительного нагрева в верхней камере подогрева котлов верхнего горения.

В камеру нагрева вмонтирован трубный воздухораспределитель, для подачи горячего воздуха в топочное устройство. Система подачи может быть гравитационной и принудительной.

Воздухораспределитель оборудован каналами, направленными вертикально. Перед топливозагрузкой его поднимают с помощью встроенного механизма, далее засыпают топливо и опускают распределитель, который опирается на верхний топливный уровень. По мере выгорания он опускается вниз топочного пространства. Такое движение распределителя обеспечивает воздухоподачу в верхний слой горячего топлива.

В контактной зоне воздухораспределителя с топливным слоем расположен стальной диск — стаскоблин. Обходя его, огонь поступает в пиролизную камеру, расположенную между диском и камерой нагрева воздуха.

Здесь полностью догорают горючие вещества, передавая тепло через стенки топки греющему теплоносителю, циркулирующему во встроенном теплообменнике.
Дымовые газы отводятся через газоотводящий патрубок в дымовую трубу. Зола собирается в зольном коробе, расположенным внизу котлоагрегата, под топкой. Объем ящика позволяет чистить его с периодичностью от 2 до 5 загрузок.

Как выбрать котел верхнего горения

Модельный ряд твердотопливных котлов верхнего горения нельзя назвать широким, поскольку их производства довольно новое и производители котельного оборудования сравнительно недавно стали выпускать подобные модели. На практике почти все современные модели обладают похожими конструкциями.

Пользователи при выборе марки котла должны обратить внимание на особо значимые аспекты:

1. Материал котлового теплообменного аппарата, обычно это сталь или чугун. Первые устанавливаются в более дешевых вариантах и менее долговечны не более 15 лет. Чугунные варианты имеют срок эксплуатации выше 25 лет/
2. Эффективность работы котла, КПД выбирают как можно выше из доступного диапазона 85-92 %.
3. Зависимость от электроэнергии, энергонезависимые агрегаты необходимо устанавливать в районах, с низкой надежностью подачи электроэнергии, при этом надо учитывать, что такие котлы будут работать с естественной циркуляцией по воде и дымоотводу.
4. Объем загрузки топлива, хорошие котлы обеспечивают загрузку 1 раз в 3-7 дней.

Расчет необходимой мощности нагрева

Расчет тепловой мощности котлоагрегата должен покрывать все тепловые потери здания с запасом не менее 20 %. Если котел должен вырабатывать тепловую энергию для подогрева воды, мощность соответственно должна увеличиваться по объему водопользования в каждом конкретном случае.

Расчет теплопотерь здания является довольно сложным, он зависит от климатического района расположения объекта и материала стен и кровли.

Для приблизительного расчета в центральном районе России для домов, с кирпичной кладкой не менее, чем в 2 кирпича и межэтажной высотой 2,7 м можно воспользоваться практической формулой из расчета 1 кВт на 10 м2 площади объекта с запасом 20 %.

Например, для коттеджа с площадью 150 м2 тепловая мощность котлоагрегата на отопление будет равна:

150:10х1,2 = 18,0 кВт

Для семьи из трех человек необходим бак ГВС не менее 100 л с мощностью 5.8 кВт.

Таким образом, общая нагрузка на котел будет:

18.0 + 5.8 = 23.8 кВт

Чем лучше топить

Самым главным преимуществом применения твердотопливных котлоагрегатов является их универсальность по использованному топливу: дрова, брикеты, пеллеты и каменный уголь.

Выбирая топливо нужно исходить из его теплотворной способности:

• уголь, 15-25 Мдж/кг;
• дрова,15-17 Мдж/кг;
• древесные гранулы 12-17 Мдж/кг.

Не менее важно при выборе топлива учитывать время его сгорания в топке. При применении дров и брикетов, усредненное время функционирования котла на одной заправке не превышает 30 часов. В то же время, на прессованных пеллетах, он способен обогревать дом не меньше 72 часов.

Высокотехнологичные автоматизированные котлы на угольном топливе, могут отапливать комнаты 5 дней и даже больше, что значительно увеличивает практичность применения подобных агрегатов.

Сегодня особой популярностью пользуются комбинированные модификации, работающие как от твердого топлива, так и от электрических ТЭНов.

Подобное теплосиловое оборудование характеризуется практичностью, многофункциональностью и несложной эксплуатацией. В качестве базового топлива используют дрова либо уголь, а при их отсутствии включаются ТЭНы, что обеспечивает требуемый температурный режим в доме.

Топ 5 лучших моделей

В торговой сети сегодня можно найти как сравнительно недорогие и простые отечественные котлоагрегаты, так и полнофункциональные автоматические котлы западных производителей популярных фирм: Stropuva — литовского производителя, Buderus — германская котельная марка, WATTEK — чешский котел ACV — бельгийский производитель котельного оборудования и австрийскую марку Wirbel.

Наиболее популярными производителями российских фирм, выпускающие котлоагрегаты длительного горения являются Магнум, Новосибирской металлообрабатывающей компании, ZOTA, выпускаемого компанией Красноярскэнергокомплект и Теплов Универсал Костромского завода.

Stropuva S 15 U

Небольшой литовский котел с тепловой мощностью 15.0 кВт, способный отопить дом до 150 м2, самый лучший агрегат для теплоснабжения некрупных частных домов. Марка S 15 U обладает универсальностью и способна функционировать на любом твердом топливе.

Лучшие характеристики котла обеспечены при использовании каменного угля, при его загрузке в топочную камеру 217 л, котел способен работать 7 суток с КПД от 86 до 90%, вырабатывая теплоноситель с температурой 75 С.

При работе с дровами нужно использовать только сухие, чтобы препятствовать образованию дегтя на стенках в топке. Котел имеет массу 205 кг и срок эксплуатации более 10 лет.

Цена: 91 500 руб.

Liepsnele L20-U

Литовский котлоагрегат, с более мощной установкой 20.0 кВт, аналог Стропувы, с более совершенными характеристиками и поэтому дорогой комплектацией агрегата. Он имеет самую объемную топку — 320 л, а КПД, практически равным газовому котлу — до 91%. Чугунный теплообменный аппарат обеспечивает срок эксплуатации до 25 лет.

Универсальность по топливу позволяет использовать любое твердое топливо, однако самый длительный период работы на 1 заправке до 7 суток обеспечивается каменным углем. Максимальная температура воды на выходе из котла — 80 С.

Невысокое рабочее давление горячей среды 1,5 атм., допускает использовать его только в отопительных системах с естественным движением теплоносителя.

Цена: 110 000 руб.

Galmet Top

Польский пиролизный котел верхнего горения с тепловой мощностью 20 кВт, для нагрева дома площадью 160-200 м2. Это очень современная универсальная модификация с 100 % уровнем автоматики, умным PID-контроллером, дутьевым электровентилятором и погодозависимой автоматикой.

Температура теплоносителя на выходе 55- 80 С. Отличительная возможность управления двумя отопительными контурами теплый пол + ГВС, а также имеется встроенный насос рециркуляции.

Несмотря на очень качественную тепловую изоляцию, производитель не смог добиться высокого КПД работы котла, он не превышает на угольном топливе — 87%. Теплообменник стальной, поэтому срок службы тоже не большой — 15 лет.

Цена: 89 000 руб.

Неделька КО-60

Очень популярная в России и странах СНГ модель с названием отвечающему за недельный срок работы от одной загрузки, при этом объем камеры не превышает 160 л. Мощность очень высокая для таких габаритов: пиковая 60 кВт, а в режиме длительного горения 25 кВт, управляется автоматикой и может обогреть площадь до 350 м2.

Высочайший КПД — 92 % достигается при использовании качественного угля. Этому также способствует рабочий пульт управления тепловыми процессами котла Prond Proton 405.01 и дутьевой вентилятор WPA X2, для создания наддува котла.

Теплообменный аппарат и корпус агрегата сделаны из очень толстой топочной стали, что увеличивает срок службы, хотя и привело к увеличенному весу в 420 кг.

Цена: 130 000 руб.

Универсал TA-40

Водонагревательный отопительный котел нижнего горения с верхней загрузкой Теплов Универсал 40 кВт Костромского завода, имеет возможность обогревать любые жилые и промышленные помещения до 400м2 с одновременной подготовкой ГВС. Котел по топливу универсальный, способный работать на любом твердом топливе.

В продаже имеются автоматизированная либо энергонезависимая компоновка агрегата. КПД котла не выше 82 % в ручном режиме, при использовании автоматики превышает 85 %.

Программное обеспечение котла способно поддерживать температурный режим в доме на протяжении суток, а также распределять мощность по приоритетам «отопление — ГВС» в 4-х режимах. Цена: 103500 руб.

Котлы с верхним дымоходом на твердом топливе

Твердотопливный котел с верхним дымоходом и естественной тягой предназначен для обогрева жилых объектов. Большинство моделей оснащается открытой рабочей камерой, некоторые версии оборудуются контуром ГВС. Стабильное функционирование обеспечивается, если трубная часть от колосников до шейки по высоте составляет более 5 м.

Конструкция верхнего дымохода

Простая вертикальная система для котлов на твердом топливе собирается без ступенчатых участков и горизонтов. В сложных случаях допускаются отклонения и прямые вкладки не длиннее 1 м, уложенные с небольшим уклоном.

Нагнетательные трубы начинаются от котла, длина — не менее 1 м, подключают прямой переходник для ввода. Несоблюдение указанных рекомендаций обуславливает нехватку тяги. Компенсируют недостаток посредством увеличения высоты всей конструкции.

Отличия от заднего дымохода

Система отвода отработанных газов горизонтальной (коаксиальной) конфигурации монтируется на котлы с закрытым отсеком горения. Прямые дымоходы агрегируют с вентиляторной установкой и нагнетательным насосом принудительной работы. Основное отличие от верхних аналогов — горизонтальное размещение отводящего конца на улице. Подобные конструкции монтируются на котел для отопления при помощи колена, наружу выводятся через стеновое перекрытие или крышу в сторону.

Верхний дымоход состоит из пары круглых элементов, расположенных друг в друге, характеризуется внутренним и внешним диаметрами.

Через меньшую по сечению трубу осуществляется отвод дыма, а наружная деталь служит для всасывания свежих воздушных масс с дальнейшим поступлением в котел.

Преимущества и недостатки

Достоинства вертикальных систем:

• отсутствует принудительная тяга;
• агрегат прост, недорогой;
• можно обустраивать в подвальных и цокольных помещениях;
• высокий КПД, неприхотливость к используемому топливу.

Среди недостатков — необходимость дополнительного утепления труб, появление конденсата, создание защиты перекрытий от пожара. Чтобы впоследствии вертикальный отвод не мешал эксплуатации 2-3 этажа или мансарды, проектирование рекомендуется производить на этапе планировки здания.

Особенности котлов с верхним дымоходом

Традиционные конструкции из кирпича сменили модульные системы. Современные вертикальные дымоходы изготавливаются из керамики, металла, стекла. Выбор материала должен соответствовать требованиям к внутреннему сечению сэндвич-трубы, ее размещению, длине. Стандарты обусловлены правилами СНиП и пожарной безопасностью.

Важные требования к верхним дымоходам:

1. Исключение возникновения задымления, открытого огня или обратной тяги.
2. Обеспечение повышенной герметизации при сборке, предохранения от прогорания, изоляции нагревающихся стенок между перекрытием жилища.
3. Дымоход должен сопротивляться высоким температурам отработанных газов, не бояться агрессивной внешней среды, конденсата независимо от климатических условий.

Модульная система — лучший вариант для частных домов, в которых требуется сооружение сложной конструкции отвода продуктов сгорания с одновременной экономией полезного пространства.

Качественные модели твердотопливных котлов с верхним дымоходом

При выборе рассматриваемого оборудования необходимо учитывать ряд факторов, в числе которых:

1. Показатель мощности с учетом объема отапливаемой площади.
2. КПД, зависящий от используемого горючего и применения дополнительных приспособлений.
3. Тип водяного контура, возможность подсоединения ГВС.
4. Масса, габариты агрегата.
5. Доступность зольных камер для обслуживания и очистки устройства.

Среди пользующихся спросом котлов для отопления выделяют несколько моделей:

1. Stopuva S8 Mini. Модификация эффективна, способна функционировать круглогодично, не зависит от электроэнергии. Котел использует все виды твердого топлива, одной закладки сырья хватает для 24-часовой работы. Особенность — компактность, вертикальное расположение дверцы, специальная конструкция зольника.
2. Zota Тополь 32 кВт. Практичная модель может использоваться в качестве газового оборудования. Корпус хорошо изолирован, что позволяет устанавливать котел в любом удобном месте. На одной загрузке прибор работает не менее 12 часов.
3. «Тепловъ Универсал 40 кВт». Котел предназначен для отопления здания и горячего водоснабжения. Используемое топливо — пеллеты, дрова, уголь. Производитель предлагает автоматизированные или энергонезависимые варианты. Агрегат надежно защищен от перегрева, замерзания хладагента в системе, предусмотрена настройка температуры для дня и ночи.
4. UWT SAS 14 кВт. Твердотопливный котел с верхним дымоходом сделан из стали, утеплен минватой, что минимизирует тепловые потери. Может монтироваться в закрытых либо открытых системах. Предусмотрено автоматическое управление, подключение бойлера ГВС. Используемое горючее — уголь, дрова.
5. «Траян ТПГ-15». Одноконтурный котел предназначен для внедрения в системы централизованного отопления с любым видом циркуляции. От аналогов отличается хорошим сочетанием параметров качество/цена. Эффективно отдает тепло на площади до 130 кв. м., загружается брикетами или древесиной.

Верхние дымоходы для твердотопливных котлов просты в обслуживании и монтаже, не зависят от электропитания. Горючее доступно для большинства регионов страны, не требует больших затрат. К негативным сторонам относят увеличенное количество золы, невозможность использования для растопки опилок или мелких веток.